文/東莞市建筑科學研究所 張彤煒 周書東

東莞市莞城建筑工程有限公司 陽鳳萍

東莞市建筑科學研究所 麥鎮(zhèn)東

東莞市莞城建筑工程有限公司 謝璋輝

1 工程概況

東莞市民服務中心為原東莞國際會展中心改造項目，原會展中心為地上2層，單體建筑面積4.1萬m2的鋼結(jié)構展館。此次改造將原會展功能調(diào)整為辦公功能，包括政務辦事大廳、辦公、配套服務用房等，是廣東省進駐部門最全、進駐事項最多和綜合窗口集成最高的辦事大廳，如圖1所示。

東莞市民服務中心項目是集大跨度鋼結(jié)構建筑改造、擴建與功能提升于一體的綜合性大型工程建設項目。一方面，工程建設體量大、施工工期緊，一期改造工期目標為150d，建設周期短；另一方面，技術要求高、施工難度大，本工程為在既有鋼結(jié)構內(nèi)部新增建筑，有限空間內(nèi)部施工作業(yè)困難，吊裝、物料運輸、施工操作等具有一定難度，缺乏可借鑒的成熟施工經(jīng)驗。因此，以前期設計策劃為重點，分析解決該項目系統(tǒng)性、多維性和復雜性問題，具有指導工程實踐的重要意義。

圖1 東莞市民服務中心外觀

2 裝配式技術應用

考慮上述情況與特點，本項目采用裝配式鋼框架結(jié)構體系。鋼結(jié)構建筑具有輕質(zhì)高強、建設速度快、施工精度高、建造過程節(jié)能節(jié)水節(jié)地、對城市環(huán)境影響小、綜合造價低等優(yōu)點[1-3]，適用于本項目由于有限空間而無法收納大量建筑材料、難以儲運模板與搭設腳手架、粉塵污染控制困難等工程特征，對項目所處的城市核心區(qū)周邊環(huán)境和秩序影響小，建造周期短，滿足改建后空間高大寬敞的實用效果。

本項目改造建筑面積達7.5萬m2，依據(jù)裝配率評價標準其裝配率為82%，可認定為AA級裝配式建筑。所應用裝配式技術體系中，主體構件包括2種規(guī)格預制型鋼柱、共304根，7種規(guī)格預制型鋼梁、共2225根，3種預制鋼構樓梯和壓型樓承板，主體構件部品規(guī)格應用比例和標準化程度高，連接方式主要以螺栓連接和焊接為主。除主體采用鋼結(jié)構，其圍護體系使用鋁單板幕墻和支框玻璃幕墻，內(nèi)隔墻采用ALC墻板和防火玻璃隔墻實現(xiàn)圍護墻非砌筑；設備管線架設于集成吊頂和裝配式成品墻（裝飾板）空腔實現(xiàn)管線分離；建筑功能空間內(nèi)裝和設備設施安裝全部完成，滿足建筑使用功能和性能的基本要求并實現(xiàn)全裝修。

3 裝配化設計技術分析

3.1 空間布局與平面布置

東莞市民服務中心的建筑內(nèi)部規(guī)劃布局如下，在原有結(jié)構內(nèi)部增加4棟4層單體建筑，各層均設模塊化標準單元，通過“回”字形連廊將分隔的4個獨立單體建筑相互連接，形成圍合的中庭式空間，如圖2所示，建筑頂部設置高大網(wǎng)架頂蓋，改造后建筑屬于大空間單層場館和多層建筑的組合形式。

圖2 東莞市民服務中心內(nèi)部布局

1）主體結(jié)構空間布置標準化 市民服務中心受既有結(jié)構影響，其平面布置限制較多，因此內(nèi)部新增建筑采用規(guī)則簡單的形狀，建筑設計選用大開間、大進深的平面布置（見圖3）。結(jié)構布置著眼于滿足建筑使用功能，考慮標準化程度、裝配施工易建性、工程造價等方面因素，結(jié)合規(guī)則方正的平面布置特點，本項目主體構件采用統(tǒng)一的布置方案：豎向構件上下連續(xù)，水平構件對齊連續(xù)，并成陣列布置（見圖4），其平面位置和尺寸滿足結(jié)構受力及構件預制的設計要求，有利于實現(xiàn)設計標準化和施工模式化。

圖3 市民服務中心空間布局

2）功能用房平面按需布置 市民服務中心由標準模塊化單元空間組合而成，功能用房平面分隔通過安裝輕質(zhì)隔板墻，實現(xiàn)模塊化不同功能單元使用空間的靈活分隔，滿足市民服務中心民政、公安、建設等政務服務特殊需要。輕質(zhì)隔板墻體采用模塊化設計，整合裝修面層、保溫、隔聲、防水、防火層和結(jié)構層的大型預制板式構件，以標準板件在現(xiàn)場直接組合拼裝。

3）設備管線與布局空間一體化策劃 在設備與管線系統(tǒng)布置時兼顧總體設計，并與周圍房間布置保持相同距離，樓梯、衛(wèi)生間處于相同位置，使管網(wǎng)密集區(qū)主要集中于每個區(qū)域的一側(cè)，如圖5所示，設備檢修時基本不影響區(qū)域功能大廳的使用，而且有利于管線綜合與內(nèi)隔墻體系實現(xiàn)一體化設計與施工。

3.2 標準化設計

裝配式建筑標準化設計是以實現(xiàn)模數(shù)協(xié)調(diào)為目標，實現(xiàn)尺寸協(xié)調(diào)與安裝位置的方法[4]。標準化設計對裝配式建筑尤為重要，是部品制造實現(xiàn)工業(yè)化、機械化、自動化和智能化的前提，是正確和精確裝配的技術保障，也是降低成本的重要手段[5]。以下介紹本項目主體結(jié)構構件規(guī)格與節(jié)點、內(nèi)隔墻部品、裝修和設備管線集成一體化設計。

3.2.1 主體結(jié)構標準化設計

1）構件 本項目主體鋼結(jié)構構件共有304根型鋼柱和2225根型鋼梁，柱截面為2種類型，梁截面類型中的2種截面構件使用占比達95%。對構件進行標準化設計，可最大化減少構件規(guī)格種類和數(shù)量，提高裝配安裝的易建性。通過合理深化拆分設計，鋼構件規(guī)格種類少，在制作環(huán)節(jié)便于規(guī)模生產(chǎn)，并有利于生產(chǎn)質(zhì)量控制和效率提升，在安裝環(huán)節(jié)提高安裝工人對構件的辨識度和減輕構件重量。本工程優(yōu)化后構件最大重量為3.2t，僅需常用汽車式起重機即可解決吊裝問題。

2）節(jié)點 主體結(jié)構構件間的連接采用基于焊接和螺栓的干式連接方式，操作方便，構件連接方式共19種，但典型連接方式應用占比超過90%。其中，鋼梁與鋼柱均為腹板高強螺栓連接和翼板焊接的栓焊混合連接，鋼梁間采用高強螺栓連接，如圖6所示，樓承板通過栓釘與鋼梁上表面熔焊連接。

3.2.2 內(nèi)隔墻裝配化設計

本項目所采用的內(nèi)隔墻類型主要為ALC墻板，其中100mm厚ALC墻板用于分室墻，200mm厚ALC墻板用于分區(qū)墻（見圖7）。與傳統(tǒng)砌塊相比，預制內(nèi)隔墻板質(zhì)量更輕、施工效率更高，建筑自重減輕，基礎承載力變小，可有效降低建筑造價；同時其具有強度較高、隔熱、防水等良好性能。

圖4 市民服務中心主體結(jié)構布置

圖5 市民服務中心首層機電綜合管線BIM模型

圖6 連接節(jié)點構造

圖8 ALC內(nèi)隔墻排板（整墻）

本項目所設隔墻凈高多為5.5m，而ALC墻板標準長度規(guī)格為2.8m，利用ALC隔墻板可切割性，采用垂直方向補板拼接處理，實現(xiàn)整墻鋪設，拼接安裝為干式作業(yè)和裝配式施工（見圖8）。本項目ALC墻板規(guī)格尺寸、設計排板、安裝順序等與建筑、結(jié)構、裝飾和水電暖專業(yè)協(xié)同進行，從細部上綜合考慮門窗洞口數(shù)量和尺寸，各種預埋件數(shù)量、規(guī)格和位置，以及管線安裝特別是線管集中之處對墻面的刨鑿影響。

3.2.3 裝修與設備管線一體化設計

市民服務中心裝修一體化設計所涉及設備管線類型較多，涵蓋設備管線與內(nèi)裝、圍護結(jié)構和豎向主體結(jié)構間的系統(tǒng)集成，在設計階段就需要統(tǒng)籌暖通、給排水、機電、通風等管線空間排布走向及相應接口開放性設計。裝修和管線一體化設計策略主要考慮前置和集成設計[6]：①將區(qū)域用房的功能性需求于設計階段前置，基于不同行政單位的個性功能化需求，尋求適應不同政務辦事需求的空間布局；②在設計前期利用BIM技術進行裝修與設備管線集成化設計，形成裝配性強、適用性好的集成化部品。

3.3 集成設計特點

基于裝修與管線一體化設計策略，梳理本項目裝修和設備管線集成關系，如圖9所示，從需求、設備布置等影響因素前置，到內(nèi)裝、圍護結(jié)構和豎向主體結(jié)構的設計，介紹市民服務中心吊頂、墻柱飾面與管線綜合間的集成設計特點。

圖9 裝修和設備管線集成關系

3.3.1 與吊頂系統(tǒng)的一體化設計

1）消防排煙系統(tǒng) 消防排煙系統(tǒng)采用橫向機械排煙，排至布置于吊頂空間的豎向公共排煙道，在進行消防排煙系統(tǒng)設計時，需考慮排煙及火災探測設備選型、煙道截面尺寸、安裝方式和排煙口間距等與吊頂空間的關系。

2）新風暖通系統(tǒng) 暖通與新風系統(tǒng)采用吊頂式空氣處理機組、轉(zhuǎn)輪式熱回收機組、風機盤管加新風體系，相關機組及管道暗裝在吊頂內(nèi)。在機組設計選型時，需考慮吊頂內(nèi)部相關管道走向布置方案、管道交錯位置凈高要求和吊頂與管線敷設施工可操作性。

3）照明系統(tǒng) 照明系統(tǒng)主要為懸掛式的正常照明和應急照明燈具，供電系統(tǒng)采用樹干式供電模式；照明燈具平嵌融合于木格柵吊頂，照明存在照明樣式多、不規(guī)則排布的情況，且局部位置照明燈具密度高及管線復雜擁擠。設計過程中，從簡化吊頂排布方式和優(yōu)化照明設計兩方面著手，考慮吊頂金屬骨架和吊桿的布置，優(yōu)化吊頂內(nèi)部橋架設置，簡化敷設與接線安裝過程的復雜程度（見圖10）。

3.3.2 與墻面的一體化設計

圖10 典型位置管線綜合

1）裝飾面與墻面一體化 在進行墻飾面排板布局時，需與設備專業(yè)共同協(xié)調(diào)功能部品的組織方式、用電部品安放位置及開關插座的布設位置，使墻面部品的生產(chǎn)實現(xiàn)精準化接口、穿孔和開洞，使空間布局與結(jié)構部品達到精準匹配。在確定部品安裝位置后，對于需安裝在墻面上的較重設施如滅火箱、用電設備等，需根據(jù)設施重量進行安全驗算，必要時對安裝位置進行加強處理和洞口預留。

2）設備管線與墻面一體化 內(nèi)隔墻系統(tǒng)體系采用輕鋼龍骨墻飾面，將線管布置于墻面與飾面間的龍骨空腔層內(nèi)，對飾面板進行集成設計時，要明確設備設施水平與標高定位信息所需的安裝空間厚度、各種水電管線的敷設走向、管線的預埋和設備接口預留信息、開關插座等終端設備的具體位置。

3.3.3 與柱面的一體化設計

柱的裝配式內(nèi)裝體系采用架空飾面，如圖11所示，與墻面集成設計類似，將管線布置于柱飾面板的空腔層內(nèi)，綜合考慮開關線盒安裝所需空間厚度、各種龍骨規(guī)格型號及涂裝板的模數(shù)選擇、排板方案、開關插座等末端設備的具體位置。

圖11 電氣管線與柱面構造

4 結(jié)語

我國正逐步推進行政服務部門集中辦公，該舉措將對政務性公共建筑提出更高要求；對于政務性公共建筑而言，空間的高大寬敞、布局的特殊要求和設備管線的集成化，恰是其共性。而東莞市民服務中心改造項目采用裝配式鋼結(jié)構體系，其平面布置和主體結(jié)構采用標準化設計，隔墻系統(tǒng)與設備管線一體化集成，不僅解決了該項目既有建筑改擴建的特殊性難點，而且為政務性公共建筑采用裝配式鋼結(jié)構體系提供設計思路與實踐經(jīng)驗。